[发明专利]用于工件的压力成形的工艺和系统

说明书

公开了一种用于使用压力机(20)对工件(10)进行成形的工艺(100)和系统(20，40)，该压力机包括压力发生器(21)、成形工具(22)以及至少部分地可弹性变形元件。将工件(10)或成形工具(22)中的至少一个加热，并且使用压力机(20)对工件(10)进行成形，以获得成形的工件(60)。将工件(10)或成形工具(22)中的至少一个加热使得在通过由该压力发生器(21)产生的成形压力对该工件(10)进行成形的过程中该工件(10)或该成形工具(22)中的至少一个的温度高于环境温度。

技术领域

本发明总体上涉及压力处理领域。具体地，本发明涉及一种使用压力机对工件进行成形的工艺和系统，其中，施加压力来使工件的一侧压靠在成形工具上，使得工件根据成形工具的形状而成形。

背景技术

当将片状坯件或工件(例如钢或铝的片材)成形为例如用于航空航天和汽车工业中的产品时，使用压力机，例如压力盒类型的压力机等。在压力盒类型的压力机中，可以向弹性膜片(例如，由橡胶制成)施加例如数百巴的流体压力以将坯件或工件成形为工具或成形装置的形状，其中坯件或工件通过流体压力而抵靠工具或成形装置成形。压力盒类型的压力机的实例是由本申请人生产的用于金属片材成形的称之为Flexform或流体盒成形(fluid cell forming))压力机。

发明内容

Flexform型压力机通常能够具有约80-200MPa之间的最大操作压力。

压力盒类型的压力机通常包括限定了压力机室的力吸收压力机本体。根据一个实例，在压力机室的上部布置了一起形成压力盒的压板和橡胶或其他弹性材料的膜片。压力盒与压力源连通并在供应压力介质时膨胀。在压力机室的下部通常布置了结构支撑件或托盘，该结构支撑件或托盘可以包括具有托盘框架的底板。该托盘可以支撑成形工具、要成形的(或机加工的)工件或坯件、以及通常覆盖成形工具和坯件的橡胶垫或另一种弹性材料。当对片状坯件或工件进行成形时，可以将片材放在压力机中，使得该片材的一侧面向成形工具。可以在片材的另一侧上布置弹性膜或膜片。该膜片与位于该膜片上方的压板之间的封闭空间构成压力盒。在成形工艺期间，该封闭空间被填充有压力介质，比如矿物油。通过将额外的压力介质引入压力盒中，该压力盒中的压力增加，由此使得弹性膜片向下膨胀到托盘中并且向位于托盘上的片材施加成形压力。因此，弹性膜片在拉伸过程中压靠在片材上，该片材进而愈发地或甚至完全符合(或配合)成形工具的形状。通过使弹性膜片在拉伸过程中压靠在片材上，该弹性膜片可以将该片材成形为成形工具的成形表面的任何特征及围绕形工具的成形表面的任何特征成形。然后释放压力盒中的压力(或者可能保持压力直到过去一段时间)，由此该弹性膜片可以返回到其未拉伸位置。然后可以移除弹性膜片，之后可以从压力机中取出成形的部件。

代替使用弹性膜或膜片来对工件或坯件进行成形，通过如前所述的流体压力对弹性膜片加压，可以使用可弹性变形的垫片或柔性软垫，比如橡胶垫片。采用此类垫片或软垫的压力机可以与如前所述的压力盒类型的压力机类似地操作，但是可能不需要在其中引入压力介质来向工件或坯件施加成形压力的压力盒。替代地，当对坯件或工件进行成形时，将工件或坯件放在压力机中，使得该工件或坯件的一侧面向成形工具，而另一侧面向垫片或软垫。然后可以通过一些机械地连接至垫片或软垫上的压力发生装置(例如，冲头)来将该垫片或软垫压靠在坯件或工件上。该可弹性变形的垫片或软垫通过其可变形性可以变形，以使坯件或工件的侧面压靠在成形工具上，使得该工件基本上或甚至完全根据该成形工具的表面的形状成形，类似于如前所述的压力盒类型的压力机。通过垫片或软垫的变形来使坯件或工件的侧面压靠在成形工具上，该垫片或软垫可以将坯件或工件成形为成形工具的成形表面的任何表面特征及围绕成形工具的成形表面的任何表面特征成形。

本申请人已经进行的实验研究表明，在工件的此类‘柔性’成形中，采用至少部分地可弹性变形元件、比如前述弹性膜或膜片、可弹性变形的垫片或可弹性变形的软垫，在高温下进行工件的成形可能是有益的。例如，可以将工件和/或成形工具加热，使得在对工件进行成形的过程中该工件和/或成形工具的温度与环境温度相比是升高的(例如，在200℃与500℃之间、例如在250℃与350℃之间、或在250℃与300℃之间)。